5家钢铁生产商如何行动推动钢铁生产脱碳

• 钢铁对工程、建筑和能源转型至关重要，需求不断增长，但却占全球温室气体（GHG）排放量的7%。

• 到2030年实现近零排放钢铁，需要雄心勃勃的创新技术，以及钢材采购商、生产商和使能技术公司之间的合作。

• 包括巴西、澳大利亚、西班牙和阿拉伯联合酋长国（UAE）在内的多家钢铁制造商正在引领近零排放钢铁的发展。

国际能源署表示，钢铁产生全球温室气体排放量的7%（每年35亿吨），主要来自作为炼钢主要投入原料的铁（占钢铁产量的70%）。全球其余30%的钢铁产量来自以废钢为原料的电弧炉。根据Mission Possible Partnership的预测，随着钢铁需求到2050年最多增长30%，该行业必须继续生产原生钢，因为仅靠回收废钢无法满足这一需求。

钢铁生产工艺流程图。Image: Greenhouse

然而，到2030年，大规模实现近零排放钢铁可以通过运用雄心勃勃的创新技术，并在钢材采购商、生产商与提供使能技术的公司之间开展合作。但生产过程中存在重大障碍，大幅增加成本。例如，钢铁生产设施造价高昂且设计上追求长寿命，使其更换变得复杂。

低碳产品的绿色溢价可能会抑制潜在买家的需求，使钢铁制造商更难投资于更环保的生产工艺，因为它们必须确信客户将承担至少部分这一负担。此外，目前并非生产近零排放钢铁所需的全部技术都已实现商业化。一些方法仍处于发展的初期阶段，尚不具备大规模应用的条件。

实现钢铁生产近零排放的一条途径是对关键工序进行电气化，例如在铁的直接还原中使用氢气。然而，这一转型需要可再生能源，而这些能源尚未达到满足此类需求的规模。

近零排放钢铁的前景

一些极具雄心的钢铁制造商，例如H2 Green Steel，显示出近零排放钢铁具有实现可能的一些前景。该公司正在瑞典博登建设一座大型绿色钢铁生产设施，使用可再生电力和绿色氢气。所生产的绿色钢铁将使二氧化碳（CO2）排放量减少多达95%，相较于传统炼钢工艺。

该工厂计划于2025年开始生产钢铁，多家汽车企业（包括多家First Movers Coalition成员）已签署未来几年向该公司购买钢材的承购协议。

First Movers Coalition的近零钢铁2030挑战赛是由世界经济论坛与Greenhouse共同发起、近期已结束的一项全球性倡议，并获得合作伙伴Boston Consulting Group、Deloitte、ResponsibleSteel和RMI的支持。

该挑战赛旨在确定到2030年，哪些公司将按照First Movers的近零排放阈值要求供应最终钢材产品，哪些公司寻求采购这些钢材产品，以及哪些公司正在为高度脱碳的钢铁生产提供使能技术。

在该挑战赛的109份参赛作品中，有17份提交至钢铁供应挑战赛。专家小组根据项目成功可能性、技术成熟度、排放阈值以及规模化潜力对提交的作品进行了评估。

引领变革的5家钢铁制造商

该挑战赛发掘出五家有潜力的钢铁制造商，它们已经实现或有潜力到2030年实现近零排放钢铁。需要进一步分析，以确保更广泛钢铁生产流程的可持续性，例如负责任的林业管理以用于木炭生产。

还需要进行额外审核，以核实这些项目能否达到近零钢铁排放阈值，即每吨粗钢的CO2排放量须低于400千克（kg）（废钢投入为0%）至低于50千克（kg）（废钢投入为100%），具体依据指南（由国际能源署发布）。这些参赛作品展示了全球钢铁制造商正在采用的雄心勃勃的技术创新。

这些颇具前景的钢材供应挑战赛参赛作品也正被纳入First Suppliers Hub，即First Movers Coalition日益壮大的近零排放产品资源库。

以可持续木炭替代煤炭

巴西综合长材钢铁生产商Aço Verde do Brasil已实现碳中和钢铁生产这一里程碑，并由Société Générale de Surveillance依据温室气体议定书及世界钢铁协会国际认可的方法论进行认证。每吨钢材的生产过程中释放的CO2不超过60-100千克。

位于马拉尼昂州北部的钢厂年产能为600,000兆吨/年（即6000亿吨/年），依赖可再生电力，并投资于原材料的循环利用。其铁水生产100%使用生物炭，替代传统煤炭。公司还拥有50,000公顷人工种植的桉树林，用于生产可持续木炭和自备生铁。

Gerdau是另一家巴西钢铁制造商，使用木炭作为生物还原剂，替代矿物煤。它是巴西最大的钢铁生产商，也是拉丁美洲最大的废钢回收商，每年回收1,100万吨废钢。它还是全球最大的木炭生产商，拥有250,000公顷林业基地。其位于米纳斯吉拉斯州的Divinópolis钢厂的钢铁生产预计到2031年每公吨钢的CO2排放量将达到300-400千克。

基于H2的铁直接还原

Hydnum Steel是伊比利亚半岛首家绿色钢厂。其使命是通过建设数字化、高效且无二氧化碳排放的工厂，助力钢铁行业脱碳。尽管目前仍处于生产前阶段，Hydnum Steel计划于2027年开始生产近零排放钢铁，碳足迹几乎为零，与传统高炉路线相比，每吨CO2当量减少98%。

这将通过结合100%可再生能源、绿色氢气、回收废钢以及基于H2的铁直接还原来实现。Hydnum Steel还采用技术性水解决方案，以处理灰水和废水，用于生产过程。

与此同时，Green Steel of Western Australia (GSWA)旨在为该地区打造可持续的钢铁产业。该公司正在建设一座年产45万吨的绿色钢铁回收设施（澳大利亚30多年来的首座钢厂），位于科利镇。

这座以电弧炉为基础的工厂将利用电力回收50万吨本地废钢，生产用于澳大利亚及国际市场的近零排放钢筋，预计于2026年开始运营。GSWA还在开发一座年产250万吨的天然气/氢气直接还原铁厂，位于西澳大利亚中西部，将生产用于出口的绿色铁。GSWA认为，该工厂是释放西澳大利亚绿色氢能和钢铁产业潜力的关键。

利用碳捕集与基于氢的生产

2016年，一项合作项目由Emirates Steel Arkan（阿联酋最大的钢铁和建材制造商）、Alreyadah与ADNOC共同建立，旨在捕集前者直接还原厂的CO2。2023年，阿联酋国有可再生能源公司Masdar宣布一项合作伙伴关系。

Masdar正在开发中东和北非地区首个基于绿色氢的项目，以实现阿联酋钢铁行业脱碳。Emirates Steel Arkan的产品组合包括低碳强度的绿色钢铁产品。根据该公司对绿色钢铁的定义（该定义与温室气体议定书一致，并已由第三方认证），这些产品的估计排放范围为每吨粗钢300-400千克CO2。

这些开创性技术和合作努力正在为更绿色的钢铁行业铺平道路，并为与之类似的其他企业提供启示。